Устьевой компенсатор

Устьевой компенсатор

Реферат

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нсфтегазодобывающей отрасли, и может быть использовано в нефтепромысловом оборудовании на месторождениях Российской Федерации и за рубежом для компенсации смещения оси канатной подвески относительно устьевого штока при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки.

Известны устройства устьевого компенсатора, содержащие канатную подвеску станка-качалки, устьевой шток, устройство сальника устьевого (RU 2097632, 27.11.1997).

Известные устройства ненадежны в процессе эксплуатации, не отвечают требованиям пожарной и экологической безопасности из-за утечек нефти, требуют дополнительных трудозатрат для их обслуживания на нефтяных скважинах.

Известно устройство, содержащее канатную подвеску с нижней и верхней траверсами, элементы коленчатого шарнира для соединения с устьевым штоком с возможностью их разворота по трем осям (RU 2183777, 20.06.2002).

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, технологические сложности в изготовлении, ненадежность в процессе эксплуатации при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки.

Техническая задача изобретения состоит в уменьшении элементной базы конструкции устьевого компенсатора, в упрощении технологии изготовления, в увеличении надежности при эксплуатации, в повышении условий пожарной и экологической безопасности, в удобстве обслуживания устьевого компенсатора, ремонтопригодности и конкурентоспособности.

Решение технической задачи изобретения достигается тем, что в верхней траверсе дополнительно выполнена сферическая поверхность для взаимодействия через шары и регулировочную гайку с винтом, проходящим через отверстия траверс с зазором, равным величине эксцентриситета винта, а коленчатый шарнир выполнен в виде втулки с эксцентриковым отверстием для взаимодействия с одной стороны через буртик и шары с эксцентриковым винтом через кольцевую канавку, с другой стороны с устьевым штоком через сферическую поверхность, выполненную в соединительной муфте, и сферическую канавку, выполненную в кронштейне, и соединенным через шары и буртики с втулкой.

Для бесступенчатого регулирования длины штанговой подвески в скважине по диаграмме нагрузок длина эксцентрикового винта выполнена расчетной, в зависимости от величины изменения амплитуды балансира станка-качалки.

На чертеже изображен устьевой компенсатор, общий вид.

Устьевой компенсатор содержит канатную подвеску 1; эксцентриковый винт 2; регулировочную гайку 3; стопорный болт 4; манжету 5; верхнюю траверсу 6; сферическую поверхность 7; шары 8; нижнюю траверсу 9; зазор 10 (Δ) между эксцентриковым винтом 2 и отверстиями траверс (равный величине эксцентриситета винта 2); втулку 11; эксцентриковое отверстие 12, выполненное во втулке 11; кольцевую канавку 13; защитную манжету 14; (величина эксцентриситета 15 (Δ) эксцентрикового винта 2); уплотнение 16; устьевой шток 17; фиксатор 18; эксцентриситет 19 (Δ) эксцентрикового отверстия 12 относительно оси втулки 11; соединительную муфту 20; сферическую поверхность 21; кронштейн 22; сферическую кольцевую канавку 23, выполненную в кронштейне 22; буртики 24, выполненные во втулке 11 и в кронштейне 22; буртик 25, выполненный в эксцентриковом отверстии 12; пробку 26; защитное уплотнение 27; винт 28, (длина эксцентрикового винта 2=L).

В статическом положении элементы устьевого компенсатора взаимодействуют следующим образом.

Эксцентриковый винт 2 через шары 8 и кольцевую канавку 13 устанавливается в эксцентриковое отверстие 12, выполненное во втулке 11, и фиксируется в собранном положении через защитное уплотнение 27 и буртик 25, выполненный в эксцентриковом отверстии 12.

Соединительная муфта 20 через сферическую поверхность 21, шары 8 и сферическую кольцевую канавку 23 соединяется с кронштейном 22 и фиксируется уплотнением 16.

Кронштейн 22 через буртики 24, выполненные во втулке 11 и в кронштейне 22, через шары 8, проходящие через технологическое отверстие, соединяется со втулкой 11, фиксируется защитной манжетой 14, и технологическое отверстие закрывается пробкой 26.

В собранном виде устьевой компенсатор вставляется в отверстия нижней 9 и верхней 6 траверс, установленных на канатной подвеске 1, фиксируется регулировочной гайкой 3 через шары 8 относительно сферической поверхности 7, и регулировочная гайка стопорится болтом 4.

Манжета 5 предохраняет соединение от воздействия внешней среды.

Винт 28 предохраняет шары 8 от выпадения.

Устьевой шток 17 через резьбовые элементы соединяется с соединительной муфтой 20 и фиксируется фиксатором 18.

Устьевой компенсатор работает следующим образом.

В динамическом положении, при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки элементы шаровых соединений устьевого компенсатора вращаются относительно своих осей и относительно друг друга в зависимости от величины эксцентриситетов 15 (Δ), 19 (Δ) и зазора 10 (Δ), равных между собой, в результате соединительная муфта 20 устанавливается по направлению устьевого штока 17, разгружая последний от изгибающих моментов при отклонении канатной подвески от его оси.

Дополнительно наличие в верхней траверсе 6 сферической поверхности 7 и в соединительной муфте 20 сферической поверхности 21 позволяет с более широкими техническими возможностями заменить в устьевых сальниках сферические элементы компенсации отклонения канатной подвески 1 от оси устьевого штока 17 при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки, обеспечивая при этом повышения показателей пожарной безопасности и промышленной экологии, так как через элементы сферических конструкций разработанных как в Российской Федерации, так и за рубежом, происходят утечки перекачиваемой жидкости ( в основном нефти ) в окружающую среду в процессе их эксплуатации.

Для определения нагрузок, действующих на штанговую подвеску, останавливают станок-качалку, посредством регулировочной гайки 3 разводят верхнюю 6 и нижнюю 9 траверсы, между ними устанавливают динамограф ( на чертеже не показан ), включают станок-качалку и снимают данные нагрузок, действующие на штанговую подвеску.

Для плавного, бесступенчатого регулирования длины штанговой подвески в скважине посредством регулировочного винта 3 поднимают или опускают устьевой компенсатор относительно верхней 6 и нижней 9 траверс, используя для этого длину эксцентрикового винта 2=L и диаграмму действующих нагрузок на штанговую подвеску, определенную динамографом.

Этот метод позволяет исключить подгонку длины штанговой подвески в скважине различной длины вставками и обеспечить безударную эксплуатацию штангового насоса в скважине при одновременном обеспечении максимальной производительности.

Предложенное новое техническое решение устьевого компенсатора отличается от известных технических решений новизной и его использование в производстве повысит показатели пожарной безопасности и промышленной экологии при одновременном повышении показателей надежности эксплуатации нефтяных скважин, оборудованных станками-качалками.

Предложенный устьевой компенсатор по уровню технического решения не имеет аналогов как в Российской Федерации, так и за рубежом, прост в изготовлении, надежен в эксплуатации, ремонтопригоден, конкурентоспособен и найдет широкое применение в нефтяной промышленности Российской Федерации и за рубежом с обеспечением положительного технико-экономического эффекта.

1. Устьевой компенсатор, содержащий канатную подвеску с нижней и верхней траверсами, элементы коленчатого шарнира для соединения с устьевым штоком с возможностью их разворота по трем осям, отличающийся тем, что в верхней траверсе дополнительно выполнена сферическая поверхность для взаимодействия через шары и регулировочную гайку с эксцентриковым винтом, проходящим через отверстия траверс с зазором, равным величине эксцентриситета винта, а коленчатый шарнир выполнен в виде втулки с эксцентриковым отверстием для взаимодействия с одной стороны через буртик и шары с эксцентриковым винтом через кольцевую канавку, с другой стороны, с устьевым штоком через сферическую поверхность, выполненную в соединительной муфте, и сферическую канавку, выполненную в кронштейне, и соединенным через шары и буртики с втулкой.

2. Устьевой компенсатор по п.1, отличающийся тем, что длина эксцентрикового винта выполнена расчетной в зависимости от величины изменения амплитуды балансира станка-качалки для бесступенчатого регулирования длины штанговой подвески в скважине по диаграмме нагрузок.